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Die
Erfindung betrifft eine Betätigungsvorrichtung
für ein
Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges.
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Betätigungsvorrichtungen
für Schaltgetriebe weisen
in der Regel einen Schalthebel auf, welcher innerhalb eines Getriebes
eine Schaltwelle zum Beispiel zum Schalten bzw. Einlegen der Gänge verdrehen
kann. An dem Schalthebel ist ein Kugelgelenk angeordnet, über welches
der Schalthebel über
Gestänge,
Seile oder dergleichen kinematisch mit einem äußeren Schaltsystem, insbesondere
einem Handschalthebel, verbunden ist. Zur Verbesserung des Schaltkomforts
beim Betätigen
des Handschalthebels des äußeren Schaltsystems
ist in der Betätigungsvorrichtung
eine auf die Schaltwelle beim Schwenken der Schaltwelle wirkende
Zusatzmasse in Form eines Schalthebelgewichts vorgesehen. Diese
Zusatzmasse erhöht
das Massenträgheitsmoment der
Schaltwelle, um am Handschalthebel während der Schaltvorgänge spürbare Kraftspitzen
der Schaltkraft abzubauen.
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Beim
Fahren bzw. beim Schalten während des
Fahrens können
ausgehend von dem Getriebe Schwingungen, Vibrationen, Stöße und/oder
Geräusche
entstehen, welche auf den Schalthebel, das Schaltgewicht und damit
auf das äußere Schaltsystem übertragen
werden, wo sie von dem Fahrer, der Bedienperson des Handschalthebels,
als unangenehm empfunden werden und dadurch der Fahrkomfort verschlechtert
wird.
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Zur
Vermeidung der Übertragung
der Schwingungen sind bisher Lösungen
bekannt, bei denen im Bereich des Handschalthebels Entkopplungssysteme
vorgesehen sind. Nachteilig hierbei ist jedoch, dass die übertragenen
Schwingungen am Handschalthebel bereits derart stark sind, dass
die Entkopplungssysteme am Handschalthebel einen sehr komplizierten
Aufbau aufweisen müssen,
um eine ausreichend gute Entkopplung zur Erhöhung des Fahrkomforts für den Fahrer
des Kraftfahrzeuges überhaupt
erzielen zu können.
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Es
ist daher die Aufgabe der Erfindung, eine Betätigungsvorrichtung für ein Schaltgetriebe
eines Kraftfahrzeuges zu schaffen, bei der bereits im Bereich des
Getriebes entstehende Schwingungen, Vibrationen, Stöße und/oder
Geräusche
eliminiert werden können,
bevor diese auf das äußere Schaltsystem übertragen
werden können.
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Die
Aufgabe wird erfindungsgemäß durch eine
Betätigungsvorrichtung
mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltungen
der Erfindung sind in den Unteransprüchen angegeben.
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Die
erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung
für ein
Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges weist einen Schalthebel eines
Kraftfahrzeuges, ein an dem Schalthebel angeordnetes Kugelgelenk
zur Verbindung des Schalthebels mit einem äußeren Schaltsystem sowie ein
Schalthebelgewicht auf, wobei an dem Kugelgelenk ein erstes Dämpfungselement
insbesondere zur Dämpfung
der vom Kraftfahrzeuggetriebe ausgehenden Schwingungen angeordnet
ist und/oder zwischen dem Schalthebel und dem Schalthebelgewicht
ein zweites Dämpfungselement insbesondere
zur Reduzierung der während
eines Synchronisiervorganges entstehenden Stöße angeordnet ist.
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Mittels
der erfindungsgemäßen Dämpfungselemente
ist es möglich,
vom Getriebe ausgehende Schwingungen, Vibrationen, Stöße und/oder
Geräusche
zu reduzieren bzw. Zu eliminieren, bevor sie zum äußeren Schaltsystem
und damit zu dem Handschalthebel übertragen werden können. Durch
die Eliminierung der Schwingungen, Vibrationen, Stöße und/oder
Geräusche
bereits dort, wo sie entstehen, nämlich am Getriebe, kann einfach
und kostengünstig
sowohl der Fahrkomfort als auch der Bedienkomfort des Handschalthebels
für den
Fahrer wesentlich erhöht
werden.
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Das
erste Dämpfungselement
ist unmittelbar am Kugelgelenk, vorzugsweise auf der dem Kugelkopf
des Kugelgelenk entgegensetzten Seite, angeordnet. An dem Kugelkopf
des Kugelgelenks sind Übertragungsmittel,
wie Gestänge,
Seile, Kabel oder dergleichen, befestigt, welche die kinematische
Verbindung des Schalthebels mit dem äußeren Schaltsystem herstellen.
Dadurch, dass bereits am Kugelgelenk ein Dämpfungselement vorgesehen ist,
wird bereits eine Übertragung
von Schwingungen von dem Getriebe an die Übertragungsmittel verhindert, so
dass eine Entkopplung beispielsweise an der Befestigung der Übertragungsmittel
nicht mehr notwendig ist. Auf Grund dessen, dass nunmehr keine störenden Schwingungen
mehr an die Übertragungsmittel übertragen
werden, weisen diese eine optimierte Reibung und einen verbesserten
Wirkungsgrad auf, ohne dass spezielle Übertragungsmittel eingesetzt werden
müssen.
Somit können
Standardübertragungsmittel,
wie Standardkabel, verwendet werden, was zu erheblichen Kosteneinsparungen
führt.
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Das
Kugelgelenk ist dabei zumindest teilweise von dem ersten Dämpfungselement
derart umgeben, dass das Kugelgelenk drehbar in dem Dämpfungselement
gelagert ist. Insbesondere während des
Synchronisiervorganges, bei dem ein Gangwechsel erfolgt, liegt das
Dämpfungselement
direkt an dem Kugelgelenk an, so dass das Dämpfungselement beim Wechseln
des Ganges entstehende Schwingungen, Geräusche und Vibrationen durch ein
Entkoppeln eliminiert, und somit verhindert, dass diese über den
Kugelkopf des Kugelgelenks an die Übertragungsmittel weitergegeben
werden können. Ist
der gewünschte
Gang eingeschaltet, entspannt sich das System und das Kugelgelenk
lässt sich
mit geringen Kräften
vorzugsweise in einem Bewegungsradius von +/– 0,3 mm bewegen. Das erste Dämpfungselement
ist vorzugsweise um drei Achsen frei beweglich.
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Ferner
kann das Schalthebelgewicht erfindungsgemäß durch ein zweites Dämpfungselement mit
dem Schalthebel verbunden sein, wodurch eine starre Verbindung des
Schalthebelgewichts mit dem Schalthebel vermieden werden kann und
daher eine Entkopplung der Masse ermöglicht wird. Mit Hilfe des zweiten
Dämpfungselementes
ist es möglich,
dass insbesondere während
eines Synchronisiervorganges bzw. während eines Gangwechsels das
Schalthebelgewicht nachschwingen kann, um dadurch vorteilhafterweise
beim Synchronisiervorgang entstehende Stöße abmildern zu können. Ist
zusätzlich
zu dem zweiten Dämpfungselement
das erste Dämpfungselement
am Kugelgelenk vorgesehen, so können
die beim zweiten Dämpfungselement
durch das Abfangen der Stöße entstehende
Schwingungen durch das erste Dämpfungselement
direkt eliminiert werden, so dass diese nicht an das äußere Schaltsystem übertragen
werden. Insbesondere Milderung des Impacts, Reduzierung eines so
genannten „Aufschaltkratzens", welches durch zu
schnelles Schalten in einen nächsten
Gang entstehen kann, als auch die Reduzierung von Vibrationen können mittels
des zweiten Dämpfungselementes
erzielt werden, wodurch der Fahrkomfort für den Fahrer erheblich erhöht wird.
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Erfindungsgemäß können bei
der Betätigungsvorrichtung
lediglich eines der beiden Dämpfungselemente
als auch beide Dämpfungselemente gleichzeitig
vorgesehen sein.
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Mittels
der erfindungsgemäßen Dämpfungselemente
ist es somit möglich,
Schwingungen, welche sich negativ auf das Fahrgefühl des Fahrers
auswirken, im Bereich des Getriebes und damit bereits dort zu eliminieren,
wo sie entstehen. Die erfindungsgemäße Lösung zeichnet sich dabei insbesondere durch
eine einfache und kostengünstige
Bauweise aus.
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Vorzugsweise
sind das erste Dämpfungselement
und/oder das zweite Dämpfungselement
aus einem elastischen Material hergestellt. Das elastische Material
hat dabei vorzugsweise die Wirkung wie eine Feder. Das elastische
Material besteht vorzugsweise aus einem Elastomer, welches sich
bei Zug- und Druckbelastung verformen kann und nach der Belastung
seine ursprüngliche,
unverformte Gestalt wieder annimmt. Dabei können beispielsweise thermoplastische
Elastomere, wie PP/EPDM, verwendet werden. Das für die Dämpfungselemente zu verwendende
elastische Material zeichnet sich zudem durch eine hohe Temperaturbeständigkeit, Ölbeständigkeit
und Kraftstoffbeständigkeit
aus.
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Nach
einer bevorzugten Ausgestaltung ist das erste Dämpfungselement zylinderförmig ausgestaltet.
Das erste Dämpfungselement
kann dabei aus einem zylinderförmigen
Block oder auch aus mehreren verschieden oder gleichgroßen Scheiben
bestehen, welche übereinander
gelegt eine zylinderförmige
Struktur ergeben. Das erfindungsgemäße zylinderförmige Dämpfungselement
zeichnet sich durch eine besonders gute Federkennlinie, welche den
Zusammenhang zwischen Verformung und Kraft beschreibt, aus, wobei
bei der Zylinderform Schwingungen besonders gut eliminiert werden
können.
Das erste Dämpfungselement
kann aber auch andere Formen, wie beispielsweise eine Tonnenform
oder eine Kegelform, aufweisen. Durch unterschiedliche Formen des
ersten Dämpfungselementes
wird jedoch auch die jeweilige Federkennlinie verändert.
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Ferner
ist vorzugsweise das erste Dämpfungselement
zumindest teilweise von einem Gehäuse umgeben, wobei zwischen
der Innenwand des Gehäuses
und dem ersten Dichtungselement ein Spalt ausgebildet ist. Das Gehäuse weist
vorzugsweise die Form einer Hülse
auf, wodurch zum einen verhindert wird, dass Schmutz in den Bereich
des Dämpfungselementes
gelangen kann. Zwischen der Innenwand des Gehäuses und dem ersten Dämpfungselement
ist ferner ein Spalt, vorzugsweise in Form eines Spieles ausgebildet,
so dass sich das Dämpfungselement
in einem bestimmten Umfang frei bewegen kann, um so optimal die
von dem Getriebe ausgehenden Schwingungen auffangen und eliminieren
zu können.
Die Stärke
der Schwingungsamplituden in axialer als auch in radialer Richtung können dabei
durch die Innenwand des Gehäuses begrenzt
werden, so dass es nicht zu einer Überschwingung des Dämpfungselementes
kommen kann.
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Gemäß einer
weiteren Ausführungsform
ist zwischen einer ersten Stirnseite des ersten Dämpfungselementes
und dem Gehäuse
ein erstes Dichtungselement angeordnet und/oder zwischen einer zweiten
Stirnseite des ersten Dämpfungselementes und
dem Kugelgelenk ein zweites Dichtungselement angeordnet. Die Dichtungselemente
können
beispielsweise als Gummidichtungen ausgebildet sein. Durch die Dichtungselemente
wird eine zusätzliche Abfederung
bzw. Dämpfung
erzielt. Zudem werden mittels der Dichtungselemente die Schwingungsamplituden
des ersten Dämpfungselementes
in axialer Richtung begrenzt.
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Nach
einer bevorzugten Ausführungsform
ist das Kugelgelenk mit dem Schalthebel über ein Anschlagselement verbunden,
wobei zwischen dem Kugelgelenk und dem Anschlagselement ein Dichtungselement,
beispielsweise in Form einer O-Ring Dichtung, vorgesehen ist. Das
Anschlagselement ist vorzugsweise in Form einer Metallplatte ausgebildet, welche
fest an dem Schalthebel fixiert sein kann. Die Verbindung zwischen
dem Schalthebel und dem Anschlagselement erfolgt über ein
Dichtungselement, vorzugsweise eine O-Ring Dichtung. Das Dichtungselement
dient als zusätzliche
Abfederung bzw. Dämpfung
gegenüber
Schwingungen, wobei mittels des Anschlagselementes eine Auslenkung
des Kugelgelenks in radialer Richtung begrenzt werden kann.
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Das
zweite Dämpfungselement,
welches insbesondere zur Reduzierung der während eines Synchronisiervorganges
entstehenden Vibrationen angeordnet ist, ist vorzugsweise durch
Vulkanisieren mit dem Schalthebelgewicht und dem Schalthebel verbunden.
Dabei besteht das zweite Dämpfungselement
bevorzugt aus einem Elastomer, welches fest an dem Schalthebelgewicht
und dem Schalthebel anvulkanisiert sein kann. Das vulkanisierte
Dämpfungselement
zeichnet sich durch dauerelastische Eigenschaften aus, bei denen
das Material bei mechanischer Beanspruchung wieder in seine Ursprungslage zurückkehrt.
Zudem weist es eine hohe Reißfestigkeit,
Dehnung und Beständigkeit
gegenüber
Alterungserscheinungen auf. Durch das Anvulkanisieren werden keine
zusätzlichen
Befestigungselemente benötigt,
welche unter anderem die Dämpfungseigenschaften
negativ beeinflussen könnten.
Zudem ist das Dämpfungselement
leicht und schnell befestigbar. Das Dämpfungselement hat dabei vorzugsweise
die Form eines Zylinders; es kann jedoch auch andere Formen aufweisen.
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Gemäß einer
bevorzugten Ausführungsform ist
quer zur Längsachse
des Schalthebels ein Verlängerungselement
vorgesehen, welches eine schlitzförmige Öffnung aufweist, wobei ein
an dem Schalthebelgewicht angeordnetes Verbindungselement durch
die schlitzförmige Öffnung des
Verlängerungselementes
geführt
ist. Das Verbindungselement ist vorzugsweise eine ebene Platte,
beispielsweise Blechplatten, welche fest an dem Schalthebelgewicht fixiert
ist. Mit Hilfe des Verbindungselementes wird zusätzlich zu dem zweiten Dämpfungselement
eine Verbindung zwischen dem Schalthebelgewicht und dem Schalthebel
geschaffen. Die schlitzförmige Öffnung ist
dabei größer ausgebildet
als die Umfangsfläche
des Verbindungselementes, so dass zwischen der Innenwand der Öffnung und
der Außenfläche des Verbindungselementes
ein Spalt gebildet ist. Das Verbindungselement in Kombination mit
der schlitzförmigen Öffnung dient
als zusätzliche
Anschlags-, bzw. Schwingungsbegrenzung. Zudem dient das Verbindungselement
als Verlustsicherung, falls das zweite Dämpfungselement reißen sollte,
so dass das Schalthebelgewicht auch in diesem Fall weiter mit dem
Schalthebel verbunden ist.
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Ferner
ist das Verbindungselement bevorzugt entlang seiner Längsachse
parallel zur Längsachse
des zweiten Dämpfungselementes
angeordnet. Durch diese Anordnung des Verbindungselementes zu dem
zweiten Dämpfungselement
wird eine besonders gute Schwingungsbegrenzung und Verlustsicherung
erreicht.
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Nachfolgend
wird die Erfindung unter Bezugnahme auf die anliegenden Zeichnungen
anhand bevorzugter Ausführungsformen
näher erläutert. Es
zeigen:
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1 eine
schematische Schnittansicht einer erfindungsgemäßen Betätigungsvorrichtung mit einem
ersten Dämpfungselement
in einer ersten Ausführungsform,
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2 eine
schematische Seitenansicht des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks
gemäß einer
zweiten Ausführungsform
in einer ersten Zusammenbaustufe,
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3 eine
weitere schematische Seitenansicht des Aufbaus eines erfindungsgemäßen Kugelgelenks
gemäß der zweiten
Ausführungsform
in einer zweiten Zusammenbaustufe,
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4 eine
weitere schematische Seitenansicht des erfindungsgemäßen Kugelgelenks
gemäß der zweiten
Ausführungsform
in einer dritten Zusammenbaustufe,
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5 eine
schematische Seitenansicht einer Anordnung eines Kugelgelenks gemäß der zweiten
Ausführungsform
in einem Schalthebel und
-
6 eine
schematische Seitenansicht einer Betätigungsvorrichtung mit einem
zweiten Dämpfungselement
gemäß einer
weiteren Ausführungsform.
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In 1 ist
eine erfindungsgemäße Betätigungsvorrichtung
für ein
Schaltgetriebe eines Kraftfahrzeuges mit einem Schalthebel 10 eines
Kraftfahrzeuggetriebes sowie einem Kugelgelenk 12 gezeigt. Das
Kugelgelenk 12 ist an dem Schalthebel 10 angeordnet
und dient zur Verbindung des Schalthebels 10 mit einem,
hier nicht dargestellten, äußeren Schaltsystem,
insbesondere einem Handschalthebel. An dem Kugelgelenk 12 ist
ein erstes Dämpfungselement 14 angeordnet,
welches insbesondere zur Dämpfung
der vom Kraftfahrzeuggetriebe ausgehenden Schwingungen dient. Das
Dämpfungselement 14 ist
aus einem zylinderförmigen
Elastomer-Block gebildet, welcher besonders gut Schwingungen dämpfen kann.
Um das Dämpfungselement 14 ist
ein Gehäuse 16 angeordnet,
wobei zwischen dem Dämpfungselement 14 und
der Innenwand des Gehäuses 16 ein
Spalt 18 ausgebildet ist. Das Gehäuse 16 wird an einer
Seite von einem Anschlagselement 20 begrenzt, welches das
Kugelgelenk 12 über
beispielsweise eine O-Ring Dichtung 22 mit dem Schalthebel 10 verbindet.
Zwischen der ersten Stirnseite des Dämpfungselementes 14 und
dem Gehäuse 16 ist
zudem ein erstes Dichtungselement 24 und zwischen der zweiten
Stirnseite des Dämpfungselementes 14 und
dem Kugelgelenk 12 ist ein zweites Dichtungselement 26 angeordnet.
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Mit
Hilfe des ersten Dämpfungselementes 14 ist
es möglich,
in dem Getriebe entstandene Schwingungen zu vermindern bzw. zu eliminieren,
bevor sie über
den Kugelkopf 28 des Kugelgelenks 12 an, hier nicht
dargestellte, Übertragungsmittel,
welche den Schalthebel 10 des Getriebes mit dem Handschalthebel
des äußeren Schaltsystem
verbinden, übertragen
werden können.
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In
den 2 bis 5 ist schematisch ein möglicher
Zusammenbau eines ersten Dämpfungselementes 14 gemäß einer
zweiten Ausführungsform mit
einem Kugelgelenk 12 dargestellt. Hierbei ist das Dämpfungselement 14 aus
mehreren aufeinander geschichteten unterschiedlich großen Elastomer-Scheiben
aufgebaut. In 2 ist ein Kugelgelenk 12 gezeigt,
an welchem in einem bestimmten Abstand zueinander eine erste Abdeckplatte 30 und eine
zweite Abdeckplatte 32 angebracht sind. Wie in 3 dargestellt,
wird um eine Gelenkkugel des Kugelgelenks 12 eine Abdeckung 34,
beispielsweise in Form eines Kunststoffclips, aufgesteckt. Das Kugelgelenk 12 ist
dabei drehbar in der Abdeckung 34 gelagert. Anschließend werden,
wie in 4 gezeigt, mehrere Elastomer-Scheiben um die Abdeckung 34 zwischen
der ersten Abdeckplatte 30 und der zweiten Abdeckplatte 32 aufgebracht.
Im mittleren Bereich des Dämpfungselementes 14 können die
Elastomer-Scheiben eine geringere Außenumfangsfläche aufweisen
als die Elastomer-Scheiben im äußeren Bereich,
so dass das Dämpfungselement 14 in
seinem mittleren Bereich mit dem Schalthebel 10 befestigt
werden kann (5). Die Form der Elastomer-Scheiben
ist dabei so gewählt,
dass der Kraftanstieg exponential ist. Liegen die Schaltkräfte während des
Synchronisiervorganges an, werden die Elastomer-Scheiben aufeinander
gedrückt.
Ist der Gang eingeschaltet entspannt sich das System wieder, zwischen
den einzelnen Elastomer-Scheiben können geringe Spalte ausgebildet
sein und das Kugelgelenk lässt
sich mit sehr geringen Kräften
beispielsweise in einem Bewegungsradius von +/– 0,3 mm bewegen.
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In 6 ist
schematisch ein Schalthebel 10 dargestellt, welcher über ein
zweites Dämpfungselement 36 mit
einem Schalthebelgewicht 38 verbunden ist. Das zweite Dämpfungselement 36,
welches insbesondere zur Reduzierung der während eines Synchronisiervorganges
entstehenden Stöße angeordnet
ist, ist vorzugsweise durch Vulkanisieren mit dem Schalthebelgewicht 38 und
dem Schalthebel 10 verbunden. Dabei kann das zweite Dämpfungselement 36 aus
einem zylinderförmigen
Elastomer-Block bestehen, welcher fest an dem Schalthebelgewicht 38 und
dem Schalthebel 10 anvulkanisiert ist. Mit Hilfe des zweiten
Dämpfungselementes 36 ist
es möglich, dass
insbesondere während
eines Synchronisiervorganges bei einem Schaltvorgang das Schalthebelgewicht 38 nachschwingen
kann, um dadurch vorteilhafterweise beim Synchronisiervorgang entstehende Stöße abmildern
zu können.
Wie in 6 ferner gezeigt, ist an dem Schalthebel 10 ein
Kugelgelenk 12 angeordnet, an welchem das erste Dämpfungselement 14 angeordnet
sein kann.
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Quer
zur Längsachse
des Schalthebels 10 kann ferner ein Verlängerungselement 40 angeordnet
sein, welches eine schlitzförmige Öffnung 42 aufweist.
Durch diese schlitzförmige Öffnung 42 wird
ein an dem Schalthebelgewicht 38 fest angeordnetes Verbindungselement 44 geführt. Das
Verbindungselement 44 ist bevorzugt entlang seiner Längsachse parallel
zur Längsachse
des zweiten Dämpfungselementes 36 angeordnet.
Das Verbindungselement 44 in Kombination mit der schlitzförmigen Öffnung 42 dient
als zusätzliche
Anschlags-, bzw. Schwingungsbegrenzung. Zudem dient es als Verlustsicherung, falls
das zweite Dämpfungselement 36 reißen sollte, so
dass das Schalthebelgewicht 38 auch in diesem Fall weiter
mit dem Schalthebel 10 verbunden ist.
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- 10
- Schalthebel
- 12
- Kugelgelenk
- 14
- erstes
Dämpfungselement
- 16
- Gehäuse
- 18
- Spalt
- 20
- Anschlagselement
- 22
- Dichtungselement
- 24
- erstes
Dichtungselement
- 26
- zweites
Dichtungselement
- 28
- Kugelkopf
- 30
- erste
Abdeckplatte
- 32
- zweite
Abdeckplatte
- 34
- Abdeckung
- 36
- zweites
Dämpfungselement
- 38
- Schalthebelgewicht
- 40
- Verlängerungselement
- 42
- schlitzförmige Öffnung
- 44
- Verbindungselement